Đồ án tốt nghiệp kỹ sư cơ khí - Hệ thống điều khiển giao thông vận tải | Đại học Hồng Đức

LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình học tập và rèn luyện tại trường Đại học Giao Thông Vận Tải Hà
Nội, với sự dạy dỗ, chỉ bảo tận tình của quý thầy cô đã giúp em tiếp thu được rất nhiều
kiến thức, kinh nghiệm trong học tập và trong cuộc sống. Qua đồ án này đã giúp em ôn
tập lại những kiến thức mà thầy cô đã truyền đạt trong suốt bốn năm qua và đây cũng là
cơ hội để em học hỏi thêm nhiều kiến thức mới, chuẩn bị một hành trang thật vững vàng
để bước chân vào ngưỡng cửa mới – . Kỹ sư Cơ khí
Xin chân thành cảm ơn những công lao mà quý thầy cô đã dành cho em. Đặc biệt
em xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc đến thầy Nguyễn Văn Hào đã nhiệt tình hướng
dẫn, giúp đỡ em trong việc hoàn thành đồ án tốt nghiệp này. Những kiến thức mà thầy
truyền đạt sẽ là vốn kiến thức vô cùng quý báu cho em khi ra trường.
Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực hiện Trần Công Trung LỜI NÓI ĐẦU
---------------o0o---------------
Hiện nay, đất nước ta đang trên con đường hội nhập quốc tế, công cuộc công
nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước càng trở nên quan trọng hơn bao giờ hết. Các ngành
kinh tế, khoa học kỹ thuật nói chung và ngành cơ khí nói riêng càng đòi hỏi các kỹ sư,
các cán bộ kỹ thuật phải có kiến thức tương đối rộng và phải biết vận dụng sáng tạo
những kiến thức đã học để giải quyết các vấn đề thực tế đề ra.
Đồ án tốt nghiệp có vai trò hết sức quan trọng trong chương trình đào tạo kỹ sư
chuyên ngành cơ khí chế tạo máy. Qua quá trình làm đồ án tốt nghiệp giúp cho sinh
viên hệ thống lại các kiến thức thu nhận được trong quá trình học tập và trong thời
gian thực tập tốt nghiệp, từ đó hình thành khả năng làm việc độc lập và một phong
cách làm việc khoa học của các kỹ sư cơ khí khi giải quyết các bài toán thực tế.
Là một sinh viên theo học ngành cơ khí chế tạo máy, trong thời gian làm đồ án
tốt nghiệp em được giao nhiệm vụ: “Nghiên cứu tính toán lập quy trình công nghệ
chế tạo chi tiết Thân của hộp giảm tốc chốt – hành tinh”. Đây là một đề tài khá mới và
khó đối với em, tài liệu chuyên khảo về vấn đề này còn rất hạn chế, các tài liệu giảng
dạy cho sinh viên ngành cơ khí chưa đề cập đến các vấn đề khi tính toán thiết kế. Tuy
nhiên trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp được sự chỉ bảo tận tình của giáo viên
hướng dẫn: Nguyễn Văn Hào và các thầy cô trong khoa cơ khí, đồ án tốt nghiệp của
em đến nay đã hoàn thành.
Được sự nhất trí của Khoa Cơ khí, trường Đại học Giao Thông Vận Tải, em lựa
chọn đề tài “Nghiên cứu tính toán lập quy trình công nghệ chế tạo chi tiết Thân của
hộp giảm tốc chốt – hành tinh” làm đồ án tốt nghiệp.
Đồ án tốt nghiệp của em gồm ba chương:
Chương 1: Tổng quan về hộp giảm tốc chốt – hành tinh
Chương 2: Nghiên cứu tính toán lập quy trình công nghệ chế tạo chi tiết thâ hộp
Chương 3: Nghiên cứu tính toán thiết kế đồ gá cho nguyên công doa cặp lỗ lắp
ghép ổ bi cho thân hộp
Trong quá trình làm đồ án, với kiến thức hạn hẹp cũng như thời gian có hạn nên
những sai sót là không thể tránh khỏi. Vì vậy, rất mong quý Thầy Cô cũng như các bạn
nhận xét, đóng góp ý kiến, chỉ bảo những kinh nghiệm quý báu, qua đó giúp em nâng cao
nền tảng tri thức của mình.
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỘP GIẢM TỐC CHỐT – HÀNH TINH
1.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ DẪN ĐỘNG HÀNH TINH
Truyền động bánh răng hành tinh là truyền động bánh răng mà trong cơ cấu có ít
nhất một bánh răng có trục quay di động đối với vỏ. Bánh răng có trục quay di động đối
với vỏ trong quá trình làm việc được gọi là bánh vệ tinh. Khâu trên đó đặt bánh vệ tinh
được gọi là cần và được kí hiệu bằng số 0. Khi làm việc cần quay hoặc có thể quay quanh
một trục cố định gọi là trục chính. Các bánh răng ăn khớp với bánh vệ tinh và có trục
trùng với trục chính được gọi là các bánh trung tâm. Các khâu có thể quay quanh trục
chính và khi bộ truyền làm việc tiếp nhận tải trọng ngoài được gọi là các khâu cơ bản.
Truyền động hành tinh so với truyền động bánh răng thường có rất nhiều ưu điểm
như: tỷ số truyền lớn, từ một trục chủ động có thể truyền năng lượng tới một số trục bị
động với vận tốc góc thay đổi trong thời gian làm việc (như hệ dẫn động các bánh xe ô
tô), khuôn khổ kích thước nhỏ gọn (chỉ bằng 1/3 hay 1/4 khối lượng của hệ dẫn động
bánh răng thường có cùng công suất truyền dẫn hoặc có khi còn bé hơn nữa). Truyền
động hành tinh còn dùng để tổng hợp chuyển động, sử dụng khá rộng trong máy cắt kim
loại, trong hệ dẫn động điều chỉnh vô cấp, trong các thiết bị đo lường. Ngoài ra hệ dẫn
động hành tinh còn có một số công dụng đặc biệt như:
+ Hệ hành tinh rất thích hợp trong công việc truyền công suất lớn giữa hai trục đồng trục với nhau.
+ Với hệ hành tinh cũng có thể thực hiện được truyền động theo một chiều (tải
không thuận nghịch bằng cách lợi dụng hiện tượng tự hãm).
Truyền động bánh răng hành tinh có rất nhiều sự khác biệt so với truyền động
bánh răng thường về mặt động học (tỷ số truyền), hiệu suất, phương pháp tính toán thiết kế.
1.1.1. Khái niệm hộp giảm tốc hành tinh
Hộp giảm tốc hành tinh là một bộ phận giữ vai trò chủ đạo, giúp điều khiển việc
giảm tốc, đảo chiều, đấu nối trực tiếp và tăng tải trọng cho một thiết bị máy móc. Hộp số
giảm tốc bánh răng hành tinh thường bao gồm các bánh răng hành tinh, các ly hợp và phần phanh.
Nhờ vào sự kết nối của 2 bộ truyền bánh răng hành tinh ở trước và sau cùng với
các ly hợp, hệ thống phanh giúp cho thiết bị dễ dàng ngắt đoạn công suất và thực hiện
tăng giảm tốc độ một cách dễ dàng và an toàn.
Hộp giảm tốc hành tinh giữ vai trò chủ đạo trong điều khiển giảm tốc
Hình 1.1. Hộp giảm tốc bánh răng hành tinh
1.1.2. Cấu tạo từng bộ phận và nguyên lý hoạt động
a) Cấu tạo hộp giảm tốc bánh răng hành tinh
Hộp số giảm tốc bánh răng hành tinh có cấu tạo bao gồm 4 bộ phận chính, đó là: Bánh răng hành tinh Cần dẫn Bánh răng mặt trời Bánh răng bao Hình 1.2. Cấu tạo chung
Với bất kỳ một hộp số giảm tốc bánh răng hành tinh nào, khi bạn nhìn vào bên
trong thì có thể thấy được sự sắp xếp hợp lý trong thành từng phần đối với từng không
gian. Các thứ tự đó lần lượt là bộ truyền động bánh răng hành tinh, 1 bộ phanh đai, 1 bộ
gồm 3 mảnh ly hợp ướt thường làm việc trong dầu, 1 hệ thống thuỷ lực, và 1 bộ bơm bánh răng lớn.
b) Nguyên lý hoạt động của bánh răng hành tinh
Bộ phận truyền động của bánh răng hành tinh góp phần tạo ra được các bánh răng
với các tỷ số truyền động ăn khớp với nhau giúp cho hộp số hoạt động được hoàn hảo.
Do vậy, bộ phận truyền động bánh răng đóng một vai trò vô cùng quan trọng trong cấu
tạo của mỗi hộp số giảm tốc bánh răng hành tinh.
Chỉ bằng cái tên thôi cũng đủ hiểu rằng nguyên lý hoạt động của bánh răng hành
tinh thật là phức tạp. Nói một cách dễ hiểu, nếu 2 bánh răng được ăn khớp ngoài với nhau
thì 2 bánh răng sẽ hoạt động quay ngược chiều với nhau, còn khi 2 bánh răng ăn khớp
trong thì sẽ quay cùng chiều với nhau dựa theo nguyên tắc dẫn động bánh răng.
Bằng cách thay đổi vị trí đầu vào, đầu ra, phần và các phần tử cố định
Có thể thực hiện việc giảm tốc, đảo chiều, nối trực tiếp và tăng tốc cho thiết bị
bằng cách thay đổi vị trí đầu vào, đầu ra, phần và các phần tử cố định dựa trên giá trị tỷ
số truyền của bộ bánh răng hành tinh.
Nguyên lý hoạt động khi giảm tốc (tỷ số truyền > 1)
Khi giảm tốc, đầu vào là bánh răng bao, đầu ra là cần dẫn và bộ phận cố định là
bánh răng mặt trời. Lúc này, bánh răng mặt trời bị cố định, bánh răng hành tinh sẽ quay
xung quanh bánh răng mặt trời và trục đầu ra bị giảm tốc độ so với trục đầu vào bởi
chuyển động quay của bánh răng hành tinh.
Giả sử độ dài của độ dài của mũi tên chỉ tốc độ quay và chiều rộng của mũi tên chỉ
mô men. Mũi tên càng rộng thì mô men càng lớn và mũi tên càng dài thì tốc độ quay càng lớn.
Hình 1.3. Nguyên lý hoạt động
Nguyên lý hoạt động khi tăng tốc (tỷ số truyền < 1)
Khi tăng tốc (tỷ số truyền < 1) thì đầu vào là cần dẫn, đầu ra là bánh răng bao và
bánh răng mặt trời cố định.
Trong chế độ này, bánh răng bao tăng tốc dựa trên cơ sở số răng trên bánh răng
bao và trên bánh răng mặt trời. Nguyên nhân chính là khi cần dẫn quay theo chiều kim
đồng hồ thì bánh răng hành tinh được chuyển động quanh bánh răng mặt trời và cũng theo chiều kim đồng hồ.
Nguyên lý hoạt động khi đảo chiều
Khi đảo chiều, đầu vào là bánh răng mặt trời, đầu ra là bánh răng bao và cần dẫn cố định.
Ở trường hợp này, cần dẫn được cố định, bánh răng mặt trời quay thì bánh răng
bao sẽ quay trên trục và tạo ra hướng quay đảo chiều.
Nguyên lý hoạt động khi truyền thẳng - nối trực tiếp (tỷ số truyền = 1)
Khi truyền thẳng - nối trực tiếp (tỷ số truyền = 1), đầu vào là bánh răng mặt trời và
bánh răng bao còn đầu ra là cần dẫn.
Bánh răng bao và bánh răng mặt trời sẽ quay cùng nhau với cùng một tốc độ, do
vậy cần dẫn cũng quay với cùng tốc độ quay đầu vào (bánh răng mặt trời và bánh răng bao).
c) Ứng dụng hộp giảm tốc bánh răng hành tinh
Hộp số giảm tốc bánh răng hành tinh ngày nay đang được các nhà chế tạo quan
tâm và sử dụng rất nhiều trong các ngành công nghiệp chế tạo và vận hành, đặc biệt là
trong lĩnh vực sản xuất công nghiệp nặng, dây chuyền sản xuất quy mô vừa và lớn. Cụ thể:
Ứng dụng trong việc thiết kế truyền động làm giảm tốc với tỷ lệ truyền cực lớn.
Ứng dụng trong truyền tải điện năng cao với cấu trúc nhỏ vô cùng gọn. Do vậy, rất
thích hợp sử dụng trong các máy bay.
Ứng dụng hộp giảm tốc bánh răng hành tinh để nhận ra sự tổng hợp các loại
chuyển động. Thích hợp sử dụng rộng rãi trong cơ chế của máy tính, công cụ máy
móc hay các thiết bị bù và điều chỉnh.
Ứng dụng để phân hủy các chuyển động: Sử dụng trong ngành điều khiển ô tô.
Ứng dụng chế tạo động cơ giảm tốc sử dụng hộp giảm tốc bánh răng hành tinh hay hộp giảm tốc planet.
Ứng dụng nhiều trong các loại máy móc như: máy khắc laser, máy cấp phôi tự
động, máy khắc CNC, máy sản xuất và đóng gói hay máy cắt CNC,...
Đặc biệt, hộp giảm tốc bánh răng hành tinh được ứng dụng trong lĩnh vực điều
khiển bởi nó được chế tạo đặc biệt với độ rơ nhỏ, chuyên sử dụng để làm tăng mô men
xoắn cho các loại động cơ servo, động cơ bước từ size 57 – 130 nhưng chúng vẫn giữ
được độ chính xác về vị trí cao.
d) Ứng dụng hộp giảm tốc bánh răng hành tinh
Chi phí cao hơn các loại hộp giảm tốc khác.
Cấu tạo phức tạp, sửa chữa khó khăn hơn.
Khả năng tản nhiệt kém.
e) Bản vẽ hộp giảm tốc bánh răng hành tinh
Hình 1.4. Bản vẽ hộp giảm tốc
f) Ứng dụng hộp giảm tốc bánh răng hành tinh
Hầu hết, các khách hàng, kỹ sư đều phải công nhận tầm quan trọng của thiết bị này
trong công nghiệp với các ngành: sản xuất, luyện kim, gia công, chế biến, khai khoáng…
Hộp giảm tốc được ứng dụng ở nhiều ngành nghề sản sản xuất. Ví dụ như: cửa
cuốn, máy khuấy bột, băng tải vận tải đất đá, động cơ xe máy, động cơ xe cơ giới, đồng
hồ, hệ thống lò hơi,…
Chúng còn được ứng dụng đa dạng như hộp số giảm tốc loại nhỏ, loại lớn trong
công nghiệp như: băng chuyền sản xuất xi măng, sản xuất thức ăn gia súc, hệ thống chế
biến gỗ, in ấn bao bì… Nói chung là nó được ứng dụng rất đa dạng cũng như giữ vai trò
quan trọng trong các hoạt động sản xuất.
Hình 1.5. Ứng dụng trong công nghiệp
Đặc biệt với các máy ép, máy nghiền, máy khuấy trộn, máy xi mạ, máy cán thép
phục vụ cho ngành sản xuất sắt, thép, luyện kim, cơ khí chế tạo thì hộp số là thành phần không thể thiếu.
Một ứng dụng dễ thấy hơn của hộp giảm tốc mà bạn có thể để ý đó chính là ở
động cơ của xe máy và đồng hồ.
1.2. PHÂN LOẠI HỘP GIẢM TỐC
Trên thị trường hiện nay, có rất nhiều loại hộp giảm tốc được phân chia theo nhiều loại khác nhau như là:
Phân loại theo cấp giảm tốc:
Hộp số giảm tốc nhiều cấp là khi có đầu ra phù hợp với yêu cầu nhiều lần bằng thay
đổi tỷ số truyền động thông qua việc thay đổi số lượng răng cưa của bánh răng. Nếu phân
chia theo cấp giảm tốc thì có các loại hộp số thông dụng sau:
a) Hộp giảm tốc 1 cấp
Tên của loại thiết bị cũng đã cho ta biết số lần số lần thay đổi tỷ số truyền động là 1
lần. Đây cũng chính là hộp số được phân theo cấp giảm tốc dùng rộng rãi trên thị trường
hiện nay với các máy móc, thiết bị của ngành sản xuất công nghiệp. Phụ thuộc vào nhu
cầu sử dụng mà khách chọn hộp giảm tốc 1 cấp bánh răng trụ, bánh răng nghiêng.
Hình 1.6. Hộp giảm tốc 1 cấp
b) Hộp giảm tốc 2 cấp
Cấu tạo hộp giảm tốc 2 cấp đặc biệt hơn khi nó là thiết bị có đến 2 lần thay đổi tỉ
số truyền động. Trong các lĩnh vực sản xuất thì loại hộp số này được ứng dụng đa dạng,
từ các ngành cẩu trục nâng hạ hàng hóa cho đến các ngành dệt may, cơ khí chế tạo, khai thác mỏ…
Hình 1.7. Hộp giảm tốc 2 cấp
c) Hộp giảm tốc 3 cấp
Tương tự như với hộp giảm tốc 1 cấp, 2 cấp thì hộp giảm tốc 3 cấp có số lần thay
đổi tỷ số truyền động là 3 lần. Nó thường được dùng cho các cẩu trục, tời, băng tải, máy
cẩu nâng hạ hoặc xe cẩu cơ giới.
Hình 1.8. Hộp giảm tốc 3 cấp